两端固定输流管道参数共振的实验研究

用实验方法研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。所设计的实验系统合理有效,基本符合进行参数共振实验的设计目的。对三种合成管道在几个不同的平均流速和脉动流作用下做了多次重复实验获得了第一振型1/2次谐波参数共振相关实验数据,实验结果与理论结果在定性上一致。本文还对可能引起定量误差的原因做了较详细的分析。通过实验观察,得到以下结论：（1）当平均流速达到一定值时,两端固定管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一振型1/2次谐波参数共振。脉动流振幅越大,发生参数共振的频率范围也越大。当脉动流振幅小于一定值时,不再发生参数共振。（2）平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小。平均流速大小对于能否出现1/2次谐波参数共振、共振区域大小、形状以及位置都有很重要的影响。在其它条件一定的情况下,低频脉动时平均流速越大管道越容易失稳。以上观察到的现象与理论分析中得到的结果是一致的。     

多自由度不对称分段线性系统强迫振动的Fourier级数解法

研究了多自由度不对称分段线性系统的强迫振动问题。把恢复力中的非线性部分表成与激振力具有同一周期的Fourier级数后，导出了以Fourier级数各谐波系数为未知数的联立方程组，把求周期解的问题最终归结为求解一组代数方程组的问题。在周期解的稳定性分析中，利用求周期解时得到的2N个相位角把一个周期区间分割成为若干个线性子区间，使得在全周期上求解周期系数方程组的问题转化成在各个子区间上求解常系数方程组的问题，因而大大地简化了建立单值矩阵的工作。     

悬臂输流管的颤振和浑沌运动分析

研究了具有弹性支承和运动约束的悬臂输流管的稳定性问题。在分析参数对系统稳定性影响的同时，特别研究了动态失稳区域内的不同运动。结果表明，在一定条件下该系统不仅因颤振而动态失稳，在某些参数域内还可发生浑沌运动。本文用数值分析的方法确定了浑沌发生区域。     

受约束悬臂输流管道颤振的自适应控制

使用压电片作为控制执行元件，对具有弹性支承和非线性运动约束的悬臂输流管道的颤振进行了主动控制。考虑由于压电片伸缩而产生的附加控制力矩，推导出受控输流管系统的非线性运动方程，然后基于Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应控制系统，并利用数值仿真的方法对该控制方案的有效性进行了验证。通过比较输流管道受控前后的运动响应发现，该控制器对管道非线性系统的周期和混沌等运动都可实施有效的控制。     

输流管道流-固耦合振动的固有频率分析

研究两端铰支的输流管道在不同流速下固有频率的变化情况.利用N阶的Galerkin方法把系统的偏微分控制方程离散化为常微分方程组,从而可以得到前N阶系统的固有频率.为了验证Galerkin截断方法因为假设模态函数所造成的误差,用复模态分析方法得到的系统各阶固有频率与对应不同阶数Galerkin方法所得固有频率进行比较.结果发现,当Galerkin方法截断到某一阶次时,对其相应较低阶固有频率的分析有相当好的精确性.     

两端固定输流管道的稳定性和参数共振

研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。用平均法导出了管道失稳判据和三种参数共振区域的边界曲线方程，讨论了系统参数对失稳区域的影响。用数值方法给出了各种参数共振的响应曲线，分析了其存在区域以及响应频率与脉动流频率之间的关系。研究结果表明，组合共振区域内可发生拟周期运动和组合周期运动；组合共振曲线能延伸到第二振型次谐波共振区域；第一振型次谐波共振曲线能覆盖整个组合共振区域，而且能延伸到第二振型次谐波共振区域。因此，此系统存在同一个脉动频率与多种运动相对应的参数区域。     

简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究

对两端受扭转弹簧约束的简支输流管在其支承简谐运动激励下的振动特性问题进行了实验研究,重点考察了不同流速下激振频率f变化对输流管道振动响应形态的影响规律。实验表明,在某些频率段上管道会发生多周期的复杂运动,并通过倍周期分岔而进入混沌运动。     

轴向流中细长圆柱体的简化模型及动态特性分析

研究了轴向流中两端支承圆柱体的动态特性.对Modarres-Sadeghi等人建立的非线性运动微分方程进行了简化,得到细长圆柱体比较简单的非线性理论模型.利用简化后方程对系统的稳定性和屈曲、颤振等失稳现象进行了分析,其结果与Modarres-Sadeghi等人的相应结果不仅在定性趋势上完全相同,而且在一些关键分岔点(失稳点)的位置等定量数据也非常相近.     

多尺度法分析管道1:3内共振条件下的稳定性

本文应用多尺度法分析了输流管道在两端支承情况下的运动微分方程,得到零阶近似方程和一阶近似方程。在1:3内共振的条件下分析了一阶近似方程,并且依据Routh-Hurwith判据,计算出各阶主子式后,分析了管道的稳定性条件。     

轴向流中两端支撑圆柱体的稳定性分析

本文用实验方法研究了一端固定一端铰支圆柱体在轴向定常流中的稳定性问题。分别对不同直径不同长度的圆柱体进行实验,获得了一阶屈曲失稳流速相关实验数据。实验结果与理论分析在定性上得到了比较好的吻合。